18. Органы суз. Назначение, условия работы, требования к материалам и конструктивным решениям.

Органы СУЗ предназначены для осуществления пуска реактора, регулирования уровня нейтронов, мощности реактора, компенсации выгорания, отравления и температурных эффектов.

СУЗ – технологическая система реактора АЭС, представляющая собой совокупность устройств для:

- контроля мощности (интенсивности цепной реакции);

- управления цепной реакции;

-аварийного гашения цепной реакции.

Рабочий орган СУЗ – движущийся узел реактора – цилиндрический стержень, содержащий материал с большим сечением поглощения, перемещение которого влияет на баланс нейтронов в аз. СУЗ – основная система, обеспечивающая ядерную безопасность реактора т.е. предохраняет его от ядерной аварии.

Требования к СУЗ: СУЗ выполняет функции:

• Регулирование мощности реактора; компенсация изменение реактивности; обеспечивает аварийные и плановые остановки

СУЗ должна удовлетворять:

• Надежно и быстро компенсировать реактивности, связанные с регулированием мощности реактора; компенсировать запас реактивности на выгорание, зашлаковывание и отравление реактора, одновременно должны компенсировать температурный и мощностной эффекты реактивности;

Общие требования к СУЗ: максимальная надежность, возможность быстрой замены отдельных элементов и минимальные габаритные размеры.

Ядерные свойства материала органа регулирования — одна из главных- его характеристик. Основная функция активного элемента органа регулирования — поглощение нейтронов, требует применения материалов, обладающих возможно большим сечением захвата нейтронов при тех энергиях, которые присущи большей части нейтронов в активной зоне реактора.

Материалы-поглотители должны удовлетворять следующим требованиям.

1. Обеспечивать постоянную эффективность органа регулирования при длительной работе его в активной зоне реактора. На первый взгляд это требование может показаться невыполнимым, поскольку поглотитель выгорает. Однако это не так. Геометрические размеры поглотителя и плотность ядер элемента-поглотителя в нем выбираются такими, что орган регулирования представляет собой для нейтронов абсолютно черное тело, т. е. нейтроны данной энергии не проникают вглубь, а поглощаются только поверхностными слоями поглотителя. По мере выгорания поверхностных слоев органа регулирования нейтроны получают возможность проникать все глубже и глубже. Изменение эффективности поглощения органа регулирования в этом случае зависит только от изменения геометрических размеров.

2. Обеспечивать постоянство размеров и механических характеристик. Под действием нейтронов в поглощающем материале происходят ядерные реакции, в результате которых возникают новые элементы, вследствие чего:

а) изменяются плотность и геометрические размеры детали, выполненной из материала-поглотителя, причем особенно сильно это проявляется, если в резуль¬тате ядерной реакции в твердом поглотителе возникает газообразный элемент. В этом случае происходит распухание материала, которое может привести к недопустимым изменениям формы и размеров детали. Распухание материала-

поглотителя должно учитываться при конструировании органов регулирования.

Бор и его соединения наиболее часто применяют в качестве материала-поглотителя органов регулирования.

Гафний слабо поглощает тепловые нейтроны и хорошо эпитепловые. Высокие механические свойства и хорошая коррозионная стойкость позволяют использовать его в качестве поглощающего и одновременно конструкционного материала для регулирующих стержней.

Кадмий – хороший поглотитель тепловых нейтронов, но низкая температура плавления и невысокие механические свойства вызывают затрудния при его использовании.

Индий – сильный резонансный поглотитель эпитепловых нейтронов и его применение позволяет получить эффективность слава на основе серебра, равную или даже большую эффективности гафния.